• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2005.06a
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• pp.408-411
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• 2005

Solar fuel production technology using high-temperature solar furnace was briefly reviewed in this paper. 'Hydrogen' which is known to be the most promising energy carrier in the near future is to be generated environment-friendly from non-carbon resources. Combination of solar furnace operated by concentrated solar energy and high-temperature thermal reactions could be one of the most efficient ways to fulfill this need eventually. Various reaction mechanisms are feasible within a wide spectrum of solar fuel production technology, but intensive research efforts in related key areas need to be taken for successful development and commercialization of the technology.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.215-215
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• 2012

급속한 산업의 발달은 심각한 환경오염 및 에너지 문제를 가져왔다. 이를 해결하기 위한 방안으로 수소에너지에 대한 관심이 증가하고 있으며, 수소에너지를 생산하는 방법 중 하나로 태양에너지를 원천으로 하는 광촉매(photocatalyst)에 대한 연구가 점차적으로 증가하고 있는 추세이다. 현재 광촉매로 가장 많이 사용되는 $TiO_2$의 경우, 뛰어난 광활성과 저렴한 가격, 광 안정성, 화학적 안정성을 가짐에도 불구하고, 3.2 eV라는 넓은 band gap을 가지기 때문에 385 nm 이상의 긴 파장을 갖는 가시광선은 흡수할 수 없다. 또한, 광촉매 반응과정 중 recombination으로 인한 효율의 손실이 크기 때문에 이러한 문제들을 해결하기 위해 많은 연구가 진행되어 왔다. 본 연구에서는 ICP-assisted DC magnetron sputtering 방법을 이용하여 높은 결정성을 갖는 $TiO_2$ 박막을 제조하였다. 제작된 $TiO_2$ 박막은 높은 광촉매 특성을 나타냈으며, 또한 $TiO_2$의 anatase phase와 rutile phase의 bilayer structure를 통하여 recombination을 감소시킴으로써 높은 효율을 갖는 광촉매를 제작하였다. 박막의 chemical state와 crystallinity를 확인하기 위하여 X-ray photoelectron spectroscopy와 X-ray diffractometer를 이용하여 분석을 수행하였으며, 물 분해 장치(water splitting device)를 제작하여 수소와 산소 생성시 흐르는 전류를 측정하여 광촉매 특성을 평가하였다.

• Journal of Hydrogen and New Energy
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• v.16 no.2
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• pp.130-135
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• 2005

Cadmium selenide is one of the group IIb-VI compounds, which is the promising semiconductor material due to its wide range of technological applications in optoelectronic devices such as photoelectrochemical cells, solid state solar cells, thin film photoconductors etc. CdSe has optical band gap of 1.7-1.8eV and proper conduction band edge for water splitting. CdSe films are coated with small thickness(20-50nm) nanocrystalline $TiO_2$ film by electrodeposition or chemical bath deposition methods and PEC properties of CdSe and CdSe/$TiO_2$ sandwich structure are studied. The photoactivity of CdSe and CdSe/$TiO_2$ films deposited on titanium substrate is studied in aqueous electrolyte of 1M NaOH solution. Photocurrent and photovoltage obtained were of the order of 2-4 mA/$cm^2$ and 0.5V, respectively, under the intensity of illumination of 100 mW/$cm^2$.

• Journal of Hydrogen and New Energy
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• v.24 no.4
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• pp.282-287
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• 2013

Hydrogen production from water using solar energy is attractive way to obtain clean energy resource. Among the various solar-to-hydrogen production techniques, a combination of a photovoltaic and an electrolytic cell is one of the most promising techniques in term of stability and efficiency. In this study, we show successful fabrication of precursor solution processed CIGS thin film solar cells which can generate high voltage. In addition, CIGS thin film solar cell modules producing over 2V of open circuit voltage were fabricated by connecting three single cells in series, which are applicable to water electrolysis. The operating current and voltage during water electrolysis was measured to be 4.23mA and 1.59V, respectively, and solar to hydrogen efficiency was estimated to be 3.9%.

• 한국태양에너지학회:학술대회논문집
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• 2012.03a
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• pp.260-266
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• 2012

Syngas and hydrogen from the $CeO_2/ZrO_2$ coated foam devices were investigated under simulated solar radiation. The $CeO_2/ZrO_2$ coated SiC, Ni and Cu foam device were prepared using drop-coating method. Syngas production step was performed at $900^{\circ}C$, and hydrogen production process was performed for ten repeated cycles to compare the CeO2 conversion in syngas production step, $H_2$ yield in hydrogen production step and cycle reproducibility. The produced syngas had the $H_2$/CO ratio of 2, which was suitable for methanol synthesis or Fischer-Tropsch synthesis process. In addition, syngas and hydrogen production process is one of the promising chemical pathway for storage and transportation of solar heat by converting solar energy to chemical energy. After ten cycles of redox reaction, the $CeO_2/ZrO_2$ was analyzed using XRD pattern and SEM image in order to characterize the physical and chemical change of metal oxide at the high temperature.

• 한국태양에너지학회:학술대회논문집
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• 2012.03a
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• pp.113-119
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• 2012

The two-step water splitting thermochemical cycle is composed of the T-R (Thermal Reduction) and W-D (Water Decomposition) steps. The mechanism of this cycle is oxidation-reduction, which produces hydrogen. The reaction temperature necessary for this thermochemical cycle can be achieved by a dish-type solar thermal collector (Inha University, Korea). The purpose of this study is to validate a water splitting device in the field. The device is studied and fabricated by Kodama et al (2010, 2011). The validation results show that the foam device, when loaded with $CeO_2$ powder, was successfully achieved hydrogen production under field conditions. Through this experiment, we can analyze the characteristics of the catalyst and able to determine which is more advantageous thing to produce hydrogen compared with previous experiment that used ferrite-device.

• 한국태양에너지학회:학술대회논문집
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• 2012.03a
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• pp.463-469
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• 2012

Solar thermochemical syngas and hydrogen production process bv redox system of metal oxide was performed under direct irradiation of the metal oxide on the SiC ceramic foam device using solar simulator. $CeO_2/ZrO_2$ nanotube has been synthesized by anodic oxidation method. Syngas and hydrogen production process is one of the promising chemical pathway for storage and transportation of solar heat by converting solar energy to chemical energy. The produced syngas had the $H_2/CO$ ratio of 2, which was suitable for methanol synthesis or Fischer-Tropsch synthesis process. After ten cycles of redox reaction, $CeO_2$ was analyzed using XRD pattern and SEM image in order to characterize the physical and chemical change of metal oxide at the high temperature.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.81-81
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• 2010

태양광 또는 자연의 힘을 이용한 에너지의 생산은 가까운 미래에 화석연료의 고갈과 이들의 소모로 인해 발행하는 이산화탄소로 인한 지구 온난화등의 문제로 인하여 그 중요성이 점증되고 있는 실정이다. 특히 태양광으로부터 전기에너지를 얻는 발전 방식은 오래전부터 연구되어 왔고 또한 상용화되어 국부적으로 보조 에너지원으로 이용되어 지고 있다. 동작 원리에 따라 이종접합에서 오는 전위차를 이용하는 방법, 동종 물질의 pn접합을 이용하여 기전력을 얻은 방법 및 연료 감응형 종류가 있다. 이 중에서 물질의 이종접합을 이용하는 방법은 아주 오래된 태양전력을 얻는 방식이나 그 동안 연구가 미비하였던 것이 사실이다. 이에 우리는 새로운 재료인 그래핀을 이용하여 산화구리와의 이종접합 태양전지의 제작및 특성을 분석 하였다. 화학기상증착법 (CVD)을 이용해 그래핀을 구리 박편 표면에 성장하였다. 적절한 온도(섭씨 약 1000도)에서 아주 적은 양의 수소 및 메탄을 흘려 주었을때 손쉽게 단일 원자층의 그래핀이 코팅된 구리박편을 얻을 수 있으며, 이 박편을 고온에서 산화 시키면 그래핀은 산화되지 않고 구리만 산화되어 손쉽게 쇼트키타입 태양전지를 얻을 수 있다. 이때 그래핀은 다른 공정 없이 투명전극의 역할을 한다. 간단한 전극을 부착하여 태양전지를 성능을 평가 하였고 그래핀 및 산화구리의 계면효과를 분석하였다. 효율면에서 III-V족 및 실리콘계의 태양전지에 비해 떨어지나 산화구리의 결정화 순도및 산화구리와 금속간의 계면개선 연구를 통해 극복가능 할 것으로 생각된다.

• Bulletin of the Korea Photovoltaic Society
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• v.4 no.3
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• pp.36-41
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• 2018

연일 뉴스에 보도되고 있는 미세먼지는 노약자의 호흡기는 물론 발암물질을 포함하고 있어 국민건강에 악영향을 미치기 때문에 반드시 해결되어야 할 사회 문제이다. 미세먼지는 해외 유입 인자와 국내 유발인자를 정확하게 구분하기 어려우나 약 50%의 미세먼지는 2차 발생에 의한 국내 요인으로 발생하고 있는 것으로 파악되고 있으며 화력발전소가 미세먼지 유발 물질의 주요 생성원으로 지목되어왔다. 국내 화력발전소의 50%가 충남 서해안이 위치하고 있어 수도권에 가장 큰 영향을 주는 것으로 밝혀져 충남은 내구연한에 도달한 노후 화력발전소의 폐쇄 및 발전량 감축 조절을 통해 미세먼지 발생을 최소화 하기 위해 노력해왔다. 그러나 태양전지 주도의 신재생에너지 발전으로 전환하는 것만이 미세먼지를 저감시킬 근본적인 해결책이라고 할 수 있다. 충남은 2050년까지 화력발전 비중을 0%로 낮추고 필요한 전력은 에너지컨슈머들이 생산하는 신재생에너지로 생산하는 내용을 골자로 하는 에너지 전환비전을 선포하였다. 이 비전이 선언에 그치지 않고 목표를 달성하기 위해서 이에 대한 세부 이행계획을 수립하고 충남에 맞는 태양광 발전 산업 육성을 위한 정책을 병행해야 할 것이다. 이번 글에서는 충남의 여건을 고려하여 태양광을 이용한 수소 생산 및 인공광합성을 연계한 고부가가치 화학물질의 생산 연구 및 실증 과제를 추진할 것을 제안하였다. 이러한 충남의 노력은 수도권 수요 지역에 대한 전력 공급기지에서 친환경에너지로 유지되는 '청정남도'로서의 재도약을 가능하게 할 것으로 기대된다.

• Journal of Hydrogen and New Energy
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• v.25 no.3
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• pp.311-318
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• 2014

Performance degradation of a battery in 20 kWh energy storage system (ESS) under various operating conditions was studied. And energy saving of the ESS was also monitored by connecting with 20 kW photovoltaic (PV). PV-connected ESS saved 5~7% of energy consumption in 2013 compared to that without such system in 2012. As charge-discharge cycle increased, capacity decreased and the performance degradation was glaringly obvious after 40 cycles. And as charge and discharge rate increased, the performance degradation was more serious. After 50 charge-discharge cycles, a lot of degraded product was deposited on the surface of anode and cathode electrodes, and the cathode side was more contaminated. Therefore, in order to maintain the cell performance, it was more important to protect the degradation of the cathode side.